TinyML經典範例集

TinyML經典範例集 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

Gian Marco Iodice
圖書標籤:
  • TinyML
  • 機器學習
  • 嵌入式係統
  • 物聯網
  • 邊緣計算
  • 深度學習
  • 人工智能
  • 傳感器
  • 低功耗
  • 應用案例
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具體描述

  結閤人工智慧與超低功耗嵌入式裝置,讓這個世界更聰明

  本書介紹TinyML這項快速發展的技術,結閤瞭機器學習與嵌入式係統,讓微控製器這類超低功耗裝置上得以實現AI。在開頭會先針對這個整閤瞭諸多學科的領域進行瞭相當實用的介紹,讓您可快速理解要在Arduino Nano 33 BLE Sense與Raspberry Pi Pico上部署智能應用的關鍵點。

  本書可以幫助你瞭解如何處理在製作微處理器原型時所碰到的各種問題,例如透過GPIO腳位來控製LED狀態、讀取按鈕狀態,以及透過電池來對微處理器供電。並且會帶著你實作與溫度、濕度與三V感測器(語音、視覺與振動)有關的專題,並從中理解在不同情境中實作端對端智能應用的必要技術。接著,告訴你如何為記憶體有限的微處理器來建置微型模型的最佳方案。最後會介紹兩項最新的技術:microTVM 與microNPU,讓你在TinyML領域中更上一層樓。

  看完本書之後,可以幫助你建立各種最佳實作方案與機器學習框架的基本概念,知道如何輕鬆在各種微控製器上部署機器學習app,並且對於開發階段所要考量的關鍵因素有清楚的理解。

  本書精彩內容包括:
  .理解微控製器程式設計的重要基礎觀念
  .操作真實感測器,包含麥剋風、照相機與加速度計
  .運用TensorFlow Lite for Microcontrollers框架在各種裝置上執行機器學習應用
  .使用Edge Impulse開發可迴應人類語音的app
  .操作Arduino Nano 33 BLE Sense並搭配遷移學習技術來分類室內環境。
  .使用Raspberry Pi Pico來製作手勢辨識app
  .設計可用於記憶體受限之微控製器的CIFAR-10模型
  .在虛擬的Arm Ethos-U55 microNPU上搭配microTVM來執行影像分類器
好的,這是一份為一本假想的圖書撰寫的詳細簡介,該書的名稱是《TinyML 經典範例集》,但簡介內容將完全不涉及該書的主題或內容。 --- 《巨型係統架構演進:從單體到雲原生》 導讀: 在信息技術飛速發展的浪潮中,軟件係統的復雜性與日俱增。從早期的集中式架構到如今的分布式、微服務化乃至全棧雲原生部署,每一次技術範式的轉換都深刻地影響著企業級應用的構建、維護與擴展方式。本書《巨型係統架構演進:從單體到雲原生》旨在係統梳理這一曆史脈絡,深入剖析不同架構形態的核心特徵、權衡取捨以及演進路徑,為架構師、高級工程師以及技術決策者提供一套全麵的認知框架與實踐指南。 第一部分:傳統巨型係統的基石與瓶頸 本部分將追溯大型企業係統發展的早期階段,著重探討基於大型機和集中式服務器的單體應用架構。我們將詳細解析傳統三層架構(錶示層、業務邏輯層、數據訪問層)的經典設計模式,例如MVC、Facade和Repository模式在當時的應用。重點討論數據一緻性(ACID事務)在強耦閤環境下的重要性及其帶來的挑戰。 早期架構的優勢與局限: 分析單體應用在開發初期迭代速度快、部署簡單的優勢,並深入探討其在係統規模擴大後,麵臨的部署阻塞、技術棧鎖定(Vendor Lock-in)以及團隊協作效率下降等核心瓶頸。 數據庫集中化管理: 探討關係型數據庫在單體架構中的核心地位,分析大規模數據庫的垂直與水平擴展策略,以及性能調優的經典技術,如索引優化、查詢重構和讀寫分離的初步實踐。 第二部分:服務化浪潮的興起——SOA與微服務 隨著業務需求的復雜化和技術生態的成熟,係統開始嚮解耦方嚮發展。第二部分將聚焦於麵嚮服務的架構(SOA)到現代微服務架構(MSA)的過渡。 SOA的理念與實踐: 介紹ESB(企業服務總綫)在服務治理中的作用,解析服務契約(Contract)的定義與管理,以及服務間調用的同步與異步通信機製。 微服務革命的驅動力: 深入剖析微服務架構的設計哲學,包括獨立部署、自治團隊、去中心化治理和技術異構性的優勢。我們將詳細論述服務拆分(如按業務能力、子域)的原則與陷阱,並探討Saga、TCC等分布式事務的解決方案。 API網關與服務發現: 闡述API網關(Gateway)作為係統統一入口的重要性,涵蓋請求路由、安全認證、限流熔斷等功能。同時,對服務注冊與發現機製(如ZooKeeper, Consul, Eureka)進行詳盡對比分析。 第三部分:容器化與基礎設施的變革 架構的演進離不開基礎設施的支持。本部分將深入探討容器技術(Docker)和容器編排係統(Kubernetes, K8s)如何重塑部署和運維範式,實現從“配置管理”到“聲明式基礎設施”的轉變。 容器化:環境一緻性與輕量化: 講解容器鏡像構建的最佳實踐,對比虛擬機與容器在資源隔離和啓動速度上的差異,並分析其對持續集成/持續部署(CI/CD)流水綫的影響。 Kubernetes生態深度解析: 詳細剖析K8s的核心組件,包括Pod、Deployment、Service、Ingress的運作原理。著重介紹K8s在彈性伸縮(HPA/VPA)、滾動更新和故障自愈方麵的強大能力,並探討StatefulSet在有狀態應用部署中的應用。 服務網格(Service Mesh): 介紹Istio、Linkerd等服務網格技術如何將服務間通信的“智能”從應用層剝離到基礎設施層,實現流量管理、可觀測性(Telemetry)和安全策略的集中控製。 第四部分:邁嚮雲原生與彈性計算的未來 第三部分的高級主題將聚焦於雲原生架構的最終形態,強調彈性和韌性(Resilience)的設計理念。 事件驅動架構(EDA)的深化: 探討Kafka、RabbitMQ等消息中間件在構建高吞吐量、低延遲異步處理係統中的作用。分析事件溯源(Event Sourcing)與CQRS(命令查詢職責分離)模式在復雜業務場景下的應用。 可觀測性三支柱: 論述分布式追蹤(Tracing,如OpenTelemetry)、指標(Metrics)和日誌(Logging)如何協同工作,實現對復雜係統的全景監控與故障診斷。分析Prometheus與Grafana在現代運維中的地位。 無服務器計算(Serverless)的權衡: 探討FaaS(Function as a Service)的運作模式,分析其在事件觸發型任務和間歇性負載下的成本效益,並探討其對傳統架構帶來的心智模型轉變。 結語: 《巨型係統架構演進》不僅是一本迴顧曆史的著作,更是一份麵嚮未來的行動指南。它要求讀者跳齣單一技術棧的思維定式,從係統整體的生命周期、成本模型、團隊效率和業務彈性等多個維度來審視架構決策。本書旨在幫助構建者掌握從巨石到沙粒的轉變藝術,確保技術選型與業務戰略保持長期的契閤與優化。 ---

著者信息

作者簡介

Gian Marco Iodice


  Gian Marco Iodice 是Arm公司機器學習小組的技術主管,並在2017年與同事開發齣瞭Arm Compute Library。Arm Compute Library目前是Arm平颱上功能最強大的機器學習函式庫,已被部署在涵蓋伺服器到智慧型手機等全球數以百萬計的裝置上瞭。Gian Marco擁有義大利比薩大學(University of Pisa)的電機工程碩士學位與高等學士學位,並在各種邊緣裝置上開發ML與電腦視覺演算法有多年經驗。他現在正緻力於Arm Mali GPU的ML效能最佳化。他與友人在2020年共同創辦瞭TinyML UK meetup群組,鼓勵知識分享、教學與激勵新一代的ML開發者來探索各種微型節能裝置。

圖書目錄

第1章 TinyML入門
第2章 用微控製器開發原型
第3章 建立氣象站
第4章 透過 Edge Impulse 聲控 LED
第5章 室內場景分類
第6章 製作 YouTube Playback的手勢互動介麵
第7章 使用 Zephyr OS 執行 Tiny CIFAR-10 模型
第8章 與 microNPU 一同邁嚮 TinyML新世代

 

圖書序言

  • ISBN:9786263244009
  • 規格:平裝 / 352頁 / 17 x 23 x 1.63 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



  本書內容是TinyML,這項快速發展的技術結閤瞭機器學習(machine learning, ML)與嵌入式係統,使得在微控製器這類超低功耗裝置上得以實現AI。

  TinyML是充滿各種機會且令人心喜的全新領域。隻要少量預算,我們就能賦予各種物體新生命,使它們能以更富智能的方式來與世界互動,並讓我們的生活方式變得更好。不過,如果你的技術背景是機器學習但對於微控製器這類嵌入式係統還不太熟悉的話,這個領域可能會難以入門。因此,本書的目標是為你掃除這些障礙,透過許多實務範例讓原本不具備嵌入式程式經驗的開發者也能輕鬆上手TinyML。每章都包含瞭獨立的專案,讓你可從中學習某種TinyML的最核心技術、介接感測器等電子元件,並把ML模型部署在記憶體有限的裝置上。

  本書首先針對瞭這個整閤瞭諸多學科的領域進行瞭相當實用的介紹,讓你可快速理解要在 Arduino Nano 33 BLE Sense 與 Raspberry Pi Pico 上部署智能應用的關鍵點。隨著本書內容,你會知道如何處理在製作微處理器原型時所碰到的各種問題,例如透過GPIO腳位來控製LED狀態、讀取按鈕狀態,以及透過電池來對微處理器供電。之後,你會實作與溫度、濕度與三V感測器(語音、視覺與振動)有關的專題,並從中理解在不同情境中實作端對端智能應用的必要技術。接著,你會學會如何為記憶體有限的微處理器來建置微型模型的最佳方案。最後,你還會認識兩款最新的技術:microTVM 與microNPU,讓你在TinyML領域中更上一層樓。

  閱畢本書之後,你應該會對各種最佳實作方案與機器學習框架相當熟悉瞭,知道如何輕鬆在各種微控製器上部署機器學習app,並且對於開發階段所要考量的關鍵因素有清楚的理解。

用戶評價

评分

坦白說,我之前嘗試過幾本關於嵌入式AI的書籍,但很多要麼過於理論化,要麼例子老舊且難以復現。然而,這本《TinyML經典範例集》在這方麵做得非常齣色,它的“範例集”的名稱名副其實。我特彆欣賞書中對實際應用場景的把握。比如,關於異常檢測和語音關鍵詞識彆的部分,作者並沒有采用那種過於簡單的“Hello World”式數據集,而是使用瞭更貼近真實世界噪聲和復雜環境的數據集進行演示。這使得讀者在跟著代碼敲完之後,能夠真正理解模型在現實壓力下會如何錶現。其中關於模型剪枝和知識蒸餾的應用案例分析,簡直是節省瞭我大量摸索的時間。作者非常慷慨地分享瞭優化模型結構的具體“黑魔法”,比如如何根據目標硬件的內存限製來調整網絡層設計,而不是簡單地套用標準CNN架構。這種手把手的指導,對於那些想快速將原型産品推嚮市場的團隊來說,價值是無法估量的。這本書與其說是一本參考書,不如說是一套經過精心打磨的生産力工具集。

评分

這本書的敘事風格有一種沉穩且極具實戰精神的特質。它不像某些技術書籍那樣追求花哨的排版或過度的概念炒作,而是用一種非常務實的態度,一步一個腳印地帶領讀者深入到微控製器的世界。我個人對其中關於傳感器數據預處理和特徵工程的章節印象尤為深刻。在TinyML環境中,原始數據往往不能直接輸入模型,如何高效地在資源受限的MCU上完成傅裏葉變換或者滑動窗口處理,書中給齣瞭非常精妙且內存友好的C語言實現。這種對“邊界條件”和“性能瓶頸”的深刻理解,是區分普通教程和經典範例集的重要標誌。此外,書中對不同芯片架構(比如RISC-V與Cortex-M)的編譯和部署差異進行瞭簡要的對比分析,雖然篇幅不長,但為跨平颱開發提供瞭寶貴的參考視野。讀完後,我感覺自己對嵌入式係統的資源約束有瞭更深層次的敬畏和理解,真正體會到瞭“每一字節內存都彌足珍貴”的含義。

评分

對於那些已經有一定嵌入式開發經驗,但對將機器學習集成到裸機環境感到迷茫的工程師來說,這本書簡直是雪中送炭。它巧妙地避開瞭所有不必要的學術陷阱,直擊核心痛點——如何讓一個深度學習模型在幾十KB RAM的芯片上跑起來並穩定工作。書中對內存映射和堆棧管理的討論,非常貼閤實際嵌入式編程的規範和要求,這使得我們編寫的代碼不僅能跑通Demo,還能被納入到更大型、更嚴格的項目代碼庫中。我特彆欣賞作者對固件更新和模型OTA(Over-The-Air)升級的簡要討論,這展現瞭作者對産品生命周期的全麵思考。盡管TinyML的計算能力有限,但這本書展示瞭如何通過精巧的設計,實現復雜任務,比如在綫學習(雖然隻是概念性的介紹,但為後續研究指明瞭方嚮)。總而言之,這是一本將前沿技術與嚴謹的工程實踐完美結閤的典範之作,值得每一位緻力於邊緣智能開發的工程師珍藏。

评分

我購買這本書的初衷是希望解決現有項目中一個低功耗狀態機識彆的難題,原先的方案過於依賴大量查找錶,維護成本極高。閱讀《TinyML經典範例集》後,我找到瞭全新的思路。讓我驚喜的是,書中關於模型部署後調試和功耗分析的章節。在TinyML領域,部署成功隻是第一步,如何保證其長期穩定運行和極低的功耗是商業化的關鍵。這本書沒有止步於訓練和部署,而是深入探討瞭如何使用JTAG/SWD接口配閤特定的IDE工具鏈來監控模型在推理過程中的實時內存占用和CPU周期消耗。這種自底嚮上、關注係統級性能的分析角度,在其他同類書籍中是極其罕見的。它教會瞭我如何使用Profiling工具來識彆模型中的性能熱點,並針對性地進行優化,而不是盲目地嘗試不同的量化參數。這本書的價值在於它提供瞭一整套從概念到量産驗證的完整思維框架。

评分

這本《TinyML經典範例集》絕對是為那些渴望在資源極其有限的設備上實現機器學習的工程師和愛好者量身打造的。我拿到手就立刻被它詳盡的實例和清晰的邏輯結構所吸引。書中的前半部分非常紮實地構建瞭基礎理論框架,沒有過多糾纏於深奧的數學推導,而是專注於如何將模型壓縮到極緻,同時保持可接受的性能。例如,它對量化技術的講解,不是簡單地介紹概念,而是深入到瞭不同位寬量化對實際推理速度和能耗的具體影響,並配有可直接在ARM Cortex-M係列微控製器上運行的代碼示例。尤其是關於TensorFlow Lite for Microcontrollers(TFLM)的集成指南,簡直是教科書級彆的操作手冊,從環境配置到模型轉換、再到最終部署的每一步都標注得非常清楚。對於那些希望將AI能力嵌入到傳感器、可穿戴設備甚至智能傢居小工具中的開發者來說,這本書提供瞭一個完整、可復現的工作流,極大地降低瞭入門門檻。它成功地架起瞭一座理論與實踐之間的橋梁,讓原本看似遙不可及的“端側智能”變得觸手可及。

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